Curso = Metodos Tecnicas y Modelos de Enseñanza.pdf
LuisGomez_dinamica-estatica_2020-1
1. Republica Bolivariana De Venezuela
Ministerio Del Poder Popular Para La Educación Superior
Instituto Universitario Politécnico
Santiago Mariño.
Barinas_Barinas.
LEYES DE ISAAC NEWTON.
PROFESOR(RA):
ELY RAMIRES.
ALUMNO:
LUIS GÓMEZ #26.890.208
BARINAS JULIO 2020
2. introducción
En este trabajo analizaremos las principales características de Las leyes de Newton
y la dinámica, que es un rama de la física que estudia los principios de Newton, las
cuales consisten en tres relación entre las fuerzas y los movimientos, la cual fueron
postulados y expuestos por Isaac Newton en 1687,: a partir de los cuales se explican
la mayoría de los problemas planteados por la dinámica, principalmente los relativos
al movimiento de los cuerpos.
Estos conceptos son la base no son solo de la dinámica clásica sino que también de
la física en general, cambiar de estado. Permitiendo así explicar tanto el movimiento
de los astros, como los movimientos de los proyectiles. Hasta toda la mecánica y
funcionamiento de las maquinas.
3. Que se entiende por dinámica de una partícula y
equilibrio estático.
La dinámica es la parte de la
Mecánica que estudia las
relaciones entre las causas que
originan los movimientos y las
propiedades de los movimientos
originados. Las Leyes de Newton
constituyen los tres principios
básicos que explican el
movimiento de los cuerpos, según
la mecánica clásica. Fueron
formuladas por primera vez por
Newton en 1687, aunque la
primera de ellas ya fue enunciada
por Galileo. Tal y como las vamos
a ver aquí sólo son válidas para un
Sistema de Referencia Inercial.
Equilibrio estático
El concepto de equilibrio estático,
más exactamente equilibrio
mecánico estático, es utilizado en
física para describir un estado
estacionario en el cuál la posición
relativa de los componentes de un
sistema no cambia con el tiempo.
No significa que no se muevan,
pueden hacerlo, lo que no cambia
es la posición relativa entre los
componentes.
Dicho en otras palabras, en el
estado de equilibrio estático el
sistema está en reposo o su centro
de masas se mueve a velocidad
constante.
Este concepto está implícito en la
Ley de la Inercia, la primera de las
tres leyes de Newton.
Dinámica de una partícula
4. La fuerza
La fuerza es un fenómeno físico capaz de
modificar la velocidad de desplazamiento,
movimiento y/o estructura (deformación) de
un cuerpo, según el punto de aplicación,
dirección e intensidad dado.
Por ejemplo, acciones como arrastrar,
empujar o atraer un objeto conllevan la
aplicación de una fuerza que puede
modificar el estado de reposo, velocidad o
deformar su estructura según sea aplicada.
Asimismo, la fuerza es una magnitud
vectorial medible que se representa con la
letra ‘F’ y su unidad de medida en el
Sistema Internacional es el Newton ‘N’,
denominado así en honor a Isaac Newton,
quien describió en su Segunda Ley de
Movimiento cómo la fuerza tiene relación
con la masa y la aceleración de cuerpo.
Por ejemplo, a mayor masa mayor será la
fuerza a ejercer sobre el objeto para lograr
moverlo o modificarlo.
5. Formula para calcular fuerza.
La fuerza se calcula con la siguiente fórmula: F = m • a.
Fuerza.
Fuerza necesaria para
mover un cuerpo u objeto
(en el Sistema
Internacional se calcula en
Newton).
Su unidad se representa
con la letra F
F= fuerza
Masa.
masa de un cuerpo en el
sistema Internacional se
calcula en kilogramos
Su unidad se representa
con la letra M
M= masa
Aceleración.
Unidad de aceleración
en el sistema Internacional
se calcula en metros por
segundo al cuadrado
m/s2.
Su unidad se representa
con la letra a
a= aceleración
6. Otras unidades de medidas que se pueden
emplear para calcular la fuerza son:
• Sistema Técnico de Unidades: kilopondio (kp), 1 kp =9.8 N.
• Sistema Cegesimal de Unidades: dina (d), 1 d = 10-5 N.
• Sistema Anglosajón de Unidades: libra (lb, lbf), 1 lb = 4.448222N.
Por otra parte, la fuerza también se puede medir empleando un instrumento
llamado dinamómetro, que permite calcular tanto la fuerza como el peso de
los objetos.
7. Fuerza normal
La fuerza normal, reacción normal o
simplemente normal (N) es una fuerza que
ejerce una superficie sobre un cuerpo que se
encuentra apoyado en ella. Su dirección es
perpendicular a la superficie de apoyo y su
sentido es hacia afuera.
Fuerza de acción:
Son aquellas fuerzas exteriores que actúan
sobre un cuerpo con el objetivo de
desplazarlo o deformar su estructura. Por
ejemplo empujar un objeto de gran peso y
tamaño.
8. Fuerza de roce.
La fuerza de rozamiento es una fuerza que aparece cuando hay dos cuerpos
en contacto y es una fuerza muy importante cuando se estudia el movimiento
de los cuerpos. Es la causante, por ejemplo, de que podamos andar (cuesta
mucho más andar sobre una superficie con poco rozamiento, hielo, por
ejemplo, que por una superficie con rozamiento como, por ejemplo, un suelo
rugoso).
Existe rozamiento incluso cuando no hay movimiento relativo entre los dos
cuerpos que están en contacto. Hablamos entonces de Fuerza de rozamiento
estática. Por ejemplo, si queremos empujar un armario muy grande y hacemos
una fuerza pequeña, el armario no se moverá. Esto es debido a la fuerza de
rozamiento estática que se opone al movimiento. Si aumentamos la fuerza con
la que empujamos, llegará un momento en que superemos está fuerza de
rozamiento y será entonces cuando el armario se pueda mover, tal como
podemos observar en la animación que os mostramos aquí. Una vez que el
cuerpo empieza a moverse, hablamos de fuerza de rozamiento dinámica. Esta
fuerza de rozamiento dinámica es menor que la fuerza de rozamiento estática.
Fuerza de rozamiento o fricción:
La fuerza de rozamiento o fricción es aquella que surge cuando un objeto o
cuerpo se mueve sobre otro, por lo que sus superficies entran en contacto
generando resistencia ya que uno se opone al movimiento. Por ejemplo,
deslizar una caja sobre la superficie del suelo.
9. Fuerza de peso o gravedad
Peso, como tal, designa la medida resultante de la acción que ejerce la gravedad terrestre sobre un
cuerpo. Como peso también puede entenderse una magnitud de dicha fuerza. Asimismo, por extensión,
se refiere a toda fuerza gravitacional que, en el Universo, ejerce un cuerpo celeste sobre una masa.
Fuerza estática:
Se refiere a la poca variación de la intensidad, lugar o dirección de la fuerza que actúa sobre un
cuerpo, por lo que esta suele ser constante. Por ejemplo, el peso de una casa.
10. Fuerza de tención.
La fuerza es una acción que puede
modificar el estado de reposo o de
movimiento de un cuerpo; por lo tanto,
puede acelerar o modificar la velocidad,
la dirección o el sentido del movimiento
de un cuerpo dado. La tensión, por su
parte, es el estado de un cuerpo
sometido a la acción de fuerzas opuestas
que lo atraen.
Se conoce como fuerza de tensión a la
fuerza que, aplicada a un cuerpo elástico,
tiende a producirle una tensión; este
último concepto posee diversas
definiciones, que dependen de la rama
del conocimiento desde la cual se
analice.
11. Las cuerdas, por ejemplo, permiten transmitir fuerzas de un cuerpo a otro. Cuando en los
extremos de una cuerda se aplican dos fuerzas iguales y contrarias, la cuerda se pone
tensa. Las fuerzas de tensión son, en definitiva, cada una de estas fuerzas que soporta la
cuerda sin romperse.
Fuerza de tensión:
Se trata de un tipo de fuerza que se transmite a través de diferentes cuerpos diferentes,
se trata de dos fuerzas opuestas afectan a un mismo cuerpo pero en direcciones
opuestas. Por ejemplo, una polea.
12.
13.
14. Las leyes de Newton.
Ley de la inercia
Si sobre un cuerpo no actúa ninguna
fuerza o todas las que actúan se anulan
entre sí dando una resultante nula,
entonces el cuerpo no variará su
velocidad. Esto significa que, si está en
reposo seguirá en reposo y si se mueve
lo seguirá haciendo a la misma
velocidad.
La primera Ley nos dice que para que
un cuerpo altere su movimiento es
necesario que exista algo que provoque
dicho cambio. Ese algo es lo que
conocemos como fuerzas. Estas son el
resultado de la acción de unos cuerpos
sobre otros.
15. Si sobre un cuerpo actúa
una fuerza, dicho cuerpo
modificará su velocidad,
es decir, adquirirá una
aceleración. Dicha fuerza
y su aceleración generada
son proporcionales y están
relacionadas con la
fórmula
Se encarga de cuantificar
el concepto de fuerza. Nos
dice que la fuerza neta
aplicada sobre un cuerpo
es proporcional a la
aceleración que adquiere
dicho cuerpo.
Tanto la fuerza como la
aceleración son
magnitudes vectoriales, es
decir, tienen, además de
un valor, una dirección y
un sentido
Ley de Newton o Principio fundamental de la
Dinámica
16. Ley de Newton o Principio de acción y reacción
Si un cuerpo ejerce sobre otro una
fuerza (que podemos llamar acción), el
otro ejerce sobre éste otra fuerza igual
pero en sentido contrario (llamada de
reacción).
La tercera ley expone que por cada
fuerza que actúa sobre un cuerpo, éste
realiza una fuerza de igual intensidad y
dirección pero de sentido contrario
sobre el cuerpo que la produjo.
17. Primera ley de
newton
Dos partículas que interaccionan entre sí no se mueven con velocidad
constante.
Como el conjunto de las dos partículas está aislado, su momento lineal
total se conserva:
Todo cuerpo que no está sometido a
ninguna interacción (cuerpo libre o
aislado) permanece en reposo o se
traslada con velocidad constante.
Esta ley es conocida como la ley de
inercia y explica que para modificar el
estado de movimiento de un cuerpo es
necesario actuar sobre él. Definimos una
nueva magnitud vectorial llamada
momento lineal (o cantidad de
movimiento) p de una partícula:
Entonces la primera ley es equivalente a decir
que un cuerpo libre se mueve con p constante.
Consideremos el caso de dos partículas que,
debido a su interacción mutua, describen un
movimiento en el que sus velocidades
respectivas varían:
18. Esta expresión se conoce como principio de
conservación del momento lineal y se puede hacer
extensivo a un conjunto de N partículas. Operando en la
ecuación anterior obtenemos que:
Esto significa que, como el momento lineal del conjunto
de las dos partículas se conserva pero el de cada una de
ellas por separado no permanece constante, lo que
aumenta el momento lineal de una de ellas ha de ser
igual a lo que disminuye el momento lineal de la otra. El
ejemplo típico que demuestra este hecho es el retroceso
que experimenta un arma al ser disparada.
19. Segunda ley
de newton.
Se define fuerza F que actúa
sobre un cuerpo como la variación
instantánea de su momento lineal.
Expresado matemáticamente:
La unidad de fuerza en el S.I. es el
Newton (N).
Una fuerza representa entonces
una interacción. Cuando una
partícula no está sometida a
ninguna fuerza, se mueve con
momento lineal constante
(Primera Ley).
Sustituyendo la definición de
momento lineal y suponiendo que la
masa de la partícula es constante,
se llega a otra expresión para la
Segunda Ley:
Comentaremos algunos
aspectos interesantes de
esta ecuación:
• La aceleración que
adquiere un cuerpo es
proporcional a la fuerza
aplicada, y la constante de
proporcionalidad es la
masa del cuerpo.
• Si actúan varias
fuerzas, esta ecuación se
refiere a la fuerza
resultante, suma vectorial
de todas ellas.
• En ocasiones será útil
recordar el concepto de
componentes intrínsecas: si la
trayectoria no es rectilínea es
porque hay una aceleración
normal, luego habrá una también
una fuerza normal; si el módulo
de la velocidad varía, es porque
hay una aceleración tangencial,
luego habrá una fuerza
tangencial.
• La fuerza y la aceleración
son vectores paralelos, pero esto
no significa que el vector
velocidad sea paralelo a la
fuerza. Es decir, la trayectoria no
tiene por qué ser tangente a la
fuerza aplicada.
• Esta ecuación debe
cumplirse para todos los
cuerpos. Cuando analicemos un
problema con varios cuerpos,
deberemos entonces tener en
cuenta las fuerzas que actúan
sobre cada uno de ellos y aplicar
la ecuación por separado.
20. Tercera ley de
newton
Un error muy común es cancelar las fuerzas que constituyen un
par acción-reacción al estudiar un cuerpo, pero hay que tener en
cuenta que dichas fuerzas se ejercen sobre cuerpos distintos,
luego sólo se cancelarán entre sí cuando consideremos el sistema
formado por los dos cuerpos en su conjunto.
Si un cuerpo ejerce una fuerza sobre
otro, este último ejerce sobre el
primero una fuerza igual en módulo y
de sentido contrario a la primera.
Esta ley es conocida como la Ley de
Acción y Reacción.
En la siguiente animación puedes
cambiar la fuerza con la que empuja
el coche y la masa que lleva el
camión. Observa cómo varían las
normales ejercidas entre el coche y el
camión y la aceleración que
adquieren: para distintos valores de
la masa, el módulo de las normales
cambia, pero los módulos son iguales
entre sí puesto que constituyen un
par acción - reacción.
21.
22. Cuerpo rígido
Un cuerpo rígido es un
cuerpo ideal en el que sus
partículas tienen
posiciones relativas fijas
entre sí.
Estos cuerpos no sufren
deformaciones debido a la
acción fuerzas externas.
Se trata de cuerpos
ideales ya que en la
realidad los cuerpos no
son completamente rígidos
sino que se deforman por
la acción de fuerzas
externas.
A diferencia de las
partículas, en los cuerpos
rígidos sí consideramos
sus dimensiones además
de su masa.
En la unidad estática del
cuerpo rígido se estudian
las condiciones necesarias
y suficientes para que un
cuerpo rígido permanezca
en equilibrio.
23. Fuerzas en el cuerpo rígido
En los cuerpos rígidos hay dos tipos de
fuerzas, llamadas externas e internas.
Las fuerzas externas son las fuerzas
debido a la acción de otros cuerpos. Las
fuerzas internas son las encargadas de
mantener unidas a las partículas del
cuerpo rígido.
A su vez, las fuerzas externas pueden
ser de dos tipos, fuerzas aplicadas y
fuerzas de reacción.
24. Momento de torsión
El momento de torsión, torque o
momento de una fuerza es la capacidad
de una fuerza para provocar un giro.
Etimológicamente.
El momento de torsión (con respecto a
un punto determinado) es la magnitud
física que resulta de efectuar el producto
vectorial entre los vectores de posición
del punto en el que la fuerza se aplica y
el de la fuerza ejercida (en el orden
indicado). Este momento depende de
tres elementos principales.
25. El primero de estos elementos es la
magnitud de la fuerza aplicada, el
segundo es la distancia entre el punto en
el que se aplica y el punto respecto al
que gira el cuerpo (también denominada
brazo de palanca), y el tercer elemento
es el ángulo de aplicación de dicha
fuerza.
A mayor fuerza, se provoca mayor giro.
Lo mismo ocurre con el brazo de
palanca: cuanto mayor sea la distancia
entre el punto en el que se aplica la
fuerza y el punto respecto al que produce
el giro, mayor será este.
26. Centro de masa.
Cuando un cuerpo se encuentra en
movimiento, por ejemplo, al lanzar un
lápiz al aire, todas sus partículas se
mueven a la vez, aunque con distintas
trayectorias. Para caracterizar la
traslación del lápiz en su conjunto, sin
embargo, nos basta con estudiar qué
ocurre en un solo punto del mismo: su
centro de masas. Este será el que
determine su velocidad, su trayectoria,
etc.
El centro de masas representa el punto
en el que suponemos que se concentra
toda la masa del sistema para su estudio.
Es el centro de simetría de distribución de
un sistema de partículas.
28. Condiciones para que un cuerpo este en equilibrio
total.
Primera condición
Condición para que no
halla momento de
translación.
Las resultantes de las
fuerzas que actúan sobre
el cuerpo es igual a cero.
∑𝐹2 = 0
Segunda condición
Condición del equilibrio
condición para que no
halla movimiento de
rotación.
• La suma de los
momentos de las fuerzas
respecto de un punto del
cuerpo debe ser nulas.
∑𝑀2 = 0
Primera condición del equilibrio:
Un cuerpo se encuentra en equilibrio
cuando la fuerza resultante que actúa
sobre él es igual a cero”
S Fx = 0 ; S Fy = 0
Condición algebraica.
FR = F1 + F2 + F3 + F4..... + Fn
Condición gráfica.
Si la resultante de un sistema de vectores
es nula, el polígono que se forma será
cerrado.
F1 + F2 + F3 + F4 = 0
Nota. Se representa a los vectores (F) con
una barra encima. La letra normal indica el
módulo.
29. Conclusión.
Como pudimos observar en este trabajo, las leyes formuladas por Isaac Newton
hacen más de tres mil años atrás, son los pilares fundamentales de la mecánica
y la física, los cuales siguen siendo mucho más que vigentes hoy en día. Cabe
recalcar que aun después de tanto tiempo estas tres leyes sigan siendo tema
constante entre los científicos de la actualidad, los cuales siguen haciendo
contribuciones a su mejoramiento. Estos principios son la base del movimiento;
se encuentran siempre a nuestro alrededor y entramos constantemente en su
uso sin siquiera darnos cuenta. Están en nuestra vida, lo han estado siempre y lo
Cada vez que se aplica una fuerza sobre un seguirán estando, han cuando ni
siquiera nos demos objeto, este a su vez tiende siempre a cuenta de su
importancia. Contrarrestar con una fuerza de igual magnitud, como se muestra
en ej. Con la acción del rose de una caja, o en el ej. Con la fuerza ejercida hacia
la pared. Esto mismo a du vez puede representarse con el ejemplo de un auto
que, al ejercer una fuerza al espacio, se le contrapone otra de igual magnitud.
